Glycolysis là toàn bộ các quá trình mà cơ thể thực hiện tự động. Như đã biết, con người cần rất nhiều năng lượng để có thể thực hiện tất cả các hoạt động hàng ngày của mình, vì vậy anh ta phải duy trì một chế độ ăn uống tốt dựa trên rau, protein, trái cây và hơn hết là phải kết hợp một trong những nguồn năng lượng quan trọng nhất., ví dụ, glucose. Glucose đi vào cơ thể thông qua thức ăn và ở các dạng hóa học khác nhau, sau này sẽ được chuyển hóa thành những chất khác, điều này xảy ra từ các quá trình trao đổi chất khác nhau.
Glycolysis là gì
Mục lục
Glycolysis đại diện cho cách mà cơ thể bắt đầu phân hủy các phân tử glucose để thu được một chất có thể cung cấp năng lượng cho cơ thể. Đây là con đường trao đổi chất chịu trách nhiệm oxy hóa glucose, nhằm thu năng lượng cho tế bào. Nó đại diện cho cách tức thời nhất để thu nhận năng lượng này, ngoài ra, nó là một trong những con đường thường được chọn trong quá trình chuyển hóa carbohydrate.
Trong số các chức năng của nó là tạo ra các phân tử năng lượng cao NADH và ATP là nguyên nhân của nguồn năng lượng tế bào trong quá trình lên men và hô hấp hiếu khí.
Một chức năng khác mà quá trình đường phân thực hiện là tạo ra pyruvate (một phân tử cơ bản trong quá trình trao đổi chất của tế bào) đi vào chu trình hô hấp tế bào như một yếu tố của hô hấp hiếu khí. Ngoài ra, nó tạo ra chất trung gian 3 và 6 carbon, thường được sử dụng trong các quá trình tế bào khác nhau.
Glycolysis được tạo thành từ 2 giai đoạn, mỗi giai đoạn được tạo thành từ 5 phản ứng. Giai đoạn số 1 bao gồm năm phản ứng đầu tiên, sau đó phân tử glucose ban đầu được chuyển thành hai phân tử 3-phosphoglyceraldehyd.
Giai đoạn này thường được gọi là giai đoạn chuẩn bị, tức là ở đây khi glucose được chia thành hai phân tử, mỗi phân tử 3 nguyên tử; kết hợp với hai axit photphoric này (hai phân tử glyxeraldehit 3 photphat). Cũng có thể quá trình đường phân xảy ra ở thực vật, nói chung thông tin này có xu hướng được giải thích trong pdf đường phân.
Khám phá về quá trình đường phân
Năm 1860, các nghiên cứu đầu tiên liên quan đến enzym đường phân được thực hiện, được chuẩn bị bởi Louis Pasteur, người đã phát hiện ra rằng quá trình lên men xảy ra nhờ sự can thiệp của các vi sinh vật khác nhau, nhiều năm sau, vào năm 1897, Eduard Buchner đã phát hiện ra một chiết xuất. tế bào có thể gây ra quá trình lên men.
Năm 1905, một đóng góp khác cho lý thuyết đã được thực hiện, vì Arthur Harden và William Young đã xác định rằng các thành phần phân tử của tế bào là cần thiết để quá trình lên men diễn ra, tuy nhiên, những khối lượng này phải cao và nhạy cảm với nhiệt, tức là chúng phải là các enzym..
Họ cũng tuyên bố rằng cần một phần tế bào chất có khối lượng phân tử thấp và khả năng chịu nhiệt, tức là các coenzyme của loại ATP, ADP và NAD +. Có nhiều chi tiết đã được xác nhận vào năm 1940 với sự can thiệp của Otto Meyerhof và Luis Leloir, những người tham gia cùng ông vài năm sau đó. Họ gặp một số khó khăn trong việc xác định con đường lên men, bao gồm tuổi thọ ngắn và nồng độ thấp của các chất trung gian trong phản ứng đường phân luôn diễn ra nhanh chóng.
Hơn nữa, enzyme đường phân đã được chứng minh là xảy ra trong tế bào của tế bào nhân thực và tế bào nhân sơ, nhưng trong tế bào thực vật, phản ứng đường phân diễn ra trong chu trình calvin, xảy ra trong lục lạp. Các sinh vật cổ đại về mặt phát sinh chủng loại được bao gồm trong việc bảo tồn con đường này, đối với chúng nó được coi là một trong những con đường trao đổi chất lâu đời nhất. Khi quá trình đường phân tóm tắt này kết thúc, bạn có thể nói nhiều về các chu kỳ hoặc giai đoạn của nó.
Chu trình đường phân
Như đã đề cập trước đây, có một loạt các giai đoạn hoặc chu kỳ trong quá trình đường phân có tầm quan trọng hàng đầu, đây là giai đoạn tiêu tốn năng lượng và giai đoạn có lợi về năng lượng, có thể được giải thích là sơ đồ đường phân hoặc chỉ đơn giản bằng cách liệt kê từng phản ứng đường phân. Lần lượt, chúng được chia thành 4 phần hoặc các yếu tố cơ bản sẽ được giải thích chi tiết bên dưới.
Giai đoạn chi tiêu năng lượng
Đây là giai đoạn chịu trách nhiệm biến đổi một phân tử glucose thành hai phân tử glyceraldehyd, tuy nhiên, để điều này xảy ra, cần có 5 bước, đó là hexokinase, glucose-6-P isomerase, phosphofructokinase, aldolase và triose. phosphate isomerase, sẽ được trình bày chi tiết bên dưới:
- Hexokinase: để tăng năng lượng của glucose, quá trình đường phân phải tạo ra phản ứng, đây là phản ứng phosphoryl hóa glucose. Bây giờ, để sự hoạt hóa này diễn ra, một phản ứng được xúc tác bởi enzyme hexokinase là cần thiết, đó là sự chuyển một nhóm phosphate từ ATP, có thể được thêm vào từ một nhóm phosphate vào một loạt các phân tử tương tự như glucose, bao gồm mannose và fructose. Một khi phản ứng này xảy ra, nó có thể được sử dụng trong các quá trình khác, nhưng chỉ khi cần thiết.
- Glucose-6-P isomerase: đây là bước rất quan trọng vì đây là nơi xác định hình dạng phân tử ảnh hưởng đến các giai đoạn quan trọng trong quá trình đường phân, bước đầu tiên là giai đoạn bổ sung nhóm phosphate vào sản phẩm phản ứng., thứ hai là khi hai phân tử glyceraldehyd sẽ được tạo ra, cuối cùng, sẽ là tiền chất của pyruvate. Glucose 6 phosphate được đồng phân hóa thành fructose 6 phosphate trong phản ứng này và điều này được thực hiện thông qua enzyme glucose 6 phosphate isomerase.
- Phosphofructokinase: trong quá trình đường phân này, quá trình phosphoryl hóa fructose 6 phosphate được thực hiện ở carbon 1, ngoài ra, việc tiêu thụ một ATP được thực hiện thông qua enzyme phosphofructokinase 1, được biết đến nhiều hơn với tên gọi PFK1.
Do tất cả những điều trên, photphat có năng lượng thủy phân thấp và quá trình không thuận nghịch, cuối cùng thu được sản phẩm là fructozơ 1,6 bisphotphat. Chất lượng không thể thay đổi là bắt buộc bởi vì nó biến nó thành điểm kiểm soát quá trình đường phân, đó là lý do tại sao nó được đặt ở vị trí này chứ không phải trong phản ứng đầu tiên, bởi vì có những chất nền khác ngoài glucose quản lý để đi vào quá trình đường phân.
- Aldolase: enzyme này quản lý để phá vỡ fructose 1,6 bisphosphate thành hai phân tử 3 carbon gọi là trioses, các phân tử này được gọi là dihydroxyacetone phosphate và glyceraldehyde 3 phosphate. Sự phá vỡ này được tạo ra nhờ sự ngưng tụ aldol, nhân tiện, có thể đảo ngược.
Phản ứng này có đặc điểm chính là năng lượng tự do từ 20 đến 25 Kj / mol và điều này không xảy ra ở điều kiện bình thường, thậm chí ít tự phát hơn, nhưng khi ở điều kiện nội bào, năng lượng tự do nhỏ, điều này là do thực tế là nồng độ cơ chất thấp và chính điều này làm cho phản ứng thuận nghịch.
- Triose phosphat isomerase: trong quá trình đường phân này có năng lượng tự do tiêu chuẩn và dương, quá trình này tạo ra quá trình không thuận mà lại sinh ra năng lượng tự do âm, điều này làm cho sự hình thành G3P theo hướng có lợi. Ngoài ra, cần phải lưu ý rằng chất duy nhất có thể thực hiện các bước còn lại của quá trình đường phân là glyceraldehyd 3 phosphate, vì vậy phân tử khác được tạo ra từ phản ứng dihydroxyacetone phosphate được chuyển thành glyceraldehyde 3 phosphate.
Có hai ưu điểm trong quá trình phosphoryl hóa glucose, thứ nhất là dựa trên việc làm cho glucose trở thành một chất chuyển hóa có phản ứng, thứ hai là đạt được rằng glucose 6 phosphat không thể qua màng tế bào, rất khác với glucose., vì nó có điện tích âm được cung cấp bởi nhóm photphat cho phân tử, theo cách này, nó làm cho nó phức tạp hơn khi đi qua. Tất cả điều này ngăn không cho chất nền năng lượng của tế bào bị mất.
Hơn nữa, fructose có các trung tâm allosteric nhạy cảm với nồng độ của các chất trung gian như axit béo và citrate. Trong phản ứng này, enzym phosphofructokinase 2 được giải phóng, enzym này có nhiệm vụ phosphoryl hóa ở cacbon 2 và điều hòa nó.
Trong bước này, chỉ ATP được tiêu thụ trong bước đầu tiên và bước thứ ba, ngoài ra, cần nhớ trong bước thứ tư, một phân tử glyceraldehyde-3-phosphate được tạo ra, nhưng trong phản ứng này, một phân tử thứ hai được tạo ra. Với điều này, cần hiểu rằng, từ đó, tất cả các phản ứng sau đây xảy ra hai lần, điều này là do 2 phân tử glixeraldehit tạo ra từ cùng một pha.
Giai đoạn lợi ích năng lượng
Trong khi năng lượng ATP được tiêu thụ trong giai đoạn đầu, trong giai đoạn này, glyceraldehit trở thành một phân tử có nhiều năng lượng hơn, do đó cuối cùng thu được một lợi ích cuối cùng: 4 phân tử ATP. Mỗi phản ứng đường phân được giải thích trong phần này:
- Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase: trong phản ứng này, glyceraldehyde -3-phosphate bị oxy hóa bằng cách sử dụng NAD +, chỉ sau đó một ion phosphate mới được thêm vào phân tử, được thực hiện bởi enzyme glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase trong 5 bước, theo cách này, làm tăng tổng năng lượng của hợp chất.
- Phosphoglycerate kinase: trong phản ứng này, enzyme phosphoglycerate kinase quản lý để chuyển nhóm phosphate 1,3 bisphosphoglycerate thành phân tử ADP, điều này tạo ra phân tử ATP đầu tiên trong lộ trình lợi ích năng lượng. Vì glucose được biến đổi thành hai phân tử glyceraldehyd nên 2 ATP được phục hồi trong giai đoạn này.
- Phosphoglycerate mutase: những gì xảy ra trong phản ứng này là sự thay đổi vị trí của phosphate C3 thành C2, cả hai đều là những năng lượng rất giống nhau và thuận nghịch với sự biến đổi của năng lượng tự do gần bằng không. Tại đây 3 phosphoglycerate thu được từ phản ứng trước được chuyển thành 2 phosphoglycerate, tuy nhiên, enzym xúc tác phản ứng này là phosphoglycerate mutase.
- Enolase: enzyme này tạo ra sự hình thành một liên kết đôi trong 2 phosphoglycerate, điều này làm cho một phân tử nước đã được hình thành bởi hydro từ C2 và OH từ C3 bị loại bỏ, do đó tạo ra phosphoenolpyruvate.
- Pyruvate kinase: ở đây diễn ra quá trình khử phosphoryl hóa phosphoenolpyruvate, sau đó sẽ thu được enzyme pyruvate và ATP, một phản ứng không thể đảo ngược xảy ra từ pyruvate kinase (một loại enzyme phụ thuộc vào kali và magiê.
Sản phẩm của quá trình đường phân
Vì hướng chuyển hóa của các chất trung gian trong các phản ứng phụ thuộc vào nhu cầu của tế bào, mỗi chất trung gian có thể được coi là sản phẩm của các phản ứng, khi đó, mỗi sản phẩm sẽ là (theo thứ tự các phản ứng đã giải thích trước đó) như sau:
- Glucose 6 photphat
- Fructose 6 photphat
- Fructose 1,6 bisphosphat
- Dihydroxyacetone phosphate
- Glyceraldehyde 3 phosphate
- 1,3 bisphosphoglycerate
- 3 chất béo trung tính
- 2 chất béo trung tính
- Phosphoenolpyruvate
- Pyruvate
Gluconeogenesis
Nó là một con đường đồng hóa trong đó sự tổng hợp glycogen xảy ra thông qua một tiền chất đơn giản, đây là glucose 6 phosphate. Glycogenesis xảy ra ở gan và cơ, nhưng xảy ra ở mức độ thấp hơn ở gan và cơ. Nó được kích hoạt thông qua insulin để đáp ứng với mức đường huyết cao, có thể xảy ra sau khi ăn thực phẩm có chứa carbohydrate.
Quá trình tạo gluconeogenes được tạo ra bằng cách kết hợp các đơn vị glucose lặp đi lặp lại, ở dạng UDP-glucose thành một glycogen phân tách đã tồn tại trước đó và dựa trên các protein glycogenin, được hình thành bởi hai chuỗi autoglicosilan. và ngoài ra, chúng có thể liên kết chuỗi của chúng với một octamer glucose.
